用于制备锂离子二次电池用负极的方法技术

提供了一种用于制备锂离子二次电池用负极的方法，所述负极包括集电体和设置在所述集电体上的负极活性物质层，所述方法包括：制备包含负极活性物质、粘合剂、水溶性聚合物增稠剂和水性溶剂的浆料；和通过将所述浆料涂布在所述集电体上并且干燥所述浆料以除去所述水性溶剂来形成用作所述负极活性物质层的涂层，并且制备浆料包括：制备包含溶解的所述水溶性聚合物增稠剂和分散的丙烯酸粘合剂的分散体；和制备并搅拌包含含有所述负极活性物质的粉末材料和所述分散体的混合物。

Method for preparing negative electrode for lithium ion two battery

A method for the preparation of a negative electrode for a lithium ion two battery is provided. The anode includes a collector and a negative active material layer set on the collector. The method comprises the preparation of a slurry containing a negative active substance, an adhesive, a water-soluble polymer thickener and a water-borne solvent; and by using the slurry. Coating on the collector and drying the slurry to remove the aqueous solvent to form a coating used as the negative active material layer, and preparation of the slurry including: preparation of a dispersive body containing dissolved water-soluble polymer thickener and dispersed acrylic adhesive; and preparation and agitation containing the negative. The powder material of the polar active substance and the mixture of the dispersions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备锂离子二次电池用负极的方法
本专利技术涉及用于制备锂离子二次电池用负极的方法。
技术介绍
锂离子二次电池因为能量密度高并且充电和放电循环特性优异而广泛地用作小尺寸移动装置如手机和膝上型计算机的电源。另外，近年来，考虑到环境问题以及增长的对节能的关注，已经提出对要求具有高容量和长寿命的大尺寸电源的需求，所述大尺寸电源包括用于汽车如电动车和混合动力电动汽车的车载蓄电池，以及电力储存系统如家用电力储存系统。正在进行各种关于负极的研究以改善锂离子二次电池的特性及其制备方法。专利文献1描述一种制备用于非水二次电池的负极的电极板的方法，其中使用通过捏合/分散含有石墨作为主要试剂的碳材料、增稠剂和粘合剂制备的糊剂。其描述了使用羧甲基纤维素作为增稠剂，以及使用具有极性基团的水分散性聚合物(含有丙烯腈单元的核-壳橡胶粒子型粘合剂)作为粘合剂。该制备方法被描述为包括以下至少三个步骤：捏合石墨和增稠剂水溶液的混合物的最初捏合步骤，将在最初捏合步骤中获得的捏合产物用增稠剂水溶液稀释并且捏合所得物的稀释捏合步骤，和通过将粘合剂添加至稀释捏合步骤的捏合产物并捏合所得物来制备糊剂的最终捏合步骤。专利文献2公开一种用于制备非水二次电池用负极混合物的方法，所述方法包括捏合/分散负极活性物质、导电剂和其中粘合剂分散于增稠剂溶液中的分散剂。具体地，在其中描述的一个实施例中，使用氟树脂(聚偏二氟乙烯)作为粘合剂，使用羧甲基纤维素作为增稠剂，使用SiSnO3作为负极活性物质，并且使用乙炔黑和石墨作为导电剂。其还描述了当采用该制备方法时，聚集体(如负极混合物中含有的粘合剂的聚集体和碳聚集体)的量可以减少同时不降低负极混合物的粘度，导致延长所制备的二次电池的寿命特性。专利文献3公开一种用于形成锂离子二次电池的负极涂层膜的浆料，所述浆料含有作为负极活性物质的碳材料、作为粘合剂的丙烯酸共聚物(水性乳液)和羧甲基纤维素以及水性介质。具体地，在其中描述的一个实施例中，使用丙烯酸-苯乙烯共聚物和羧甲基纤维素铵盐。其描述了通过使用该浆料形成的用于电池的负极涂层膜在碳粒子之间以及碳粒子和集电体之间的粘附性优异，具有高放电容量，并且循环寿命特性优异。引用清单专利文献专利文献1：JP2006-92760A专利文献2：JP08-195201A专利文献3：JP2000-294230A专利技术概述技术问题本专利技术的一个目的是提供能够以高生产率制备包括负极活性物质层的负极的制备方法，所述负极活性物质层在与集电体的粘附性方面以及在活性物质粒子之间的粘结性能方面优异。问题的解决方案根据本专利技术的一个方面：提供一种用于制备锂离子二次电池用负极的方法，所述负极包括集电体和设置在所述集电体上的负极活性物质层，所述方法包括：制备包含负极活性物质、粘合剂、水溶性聚合物增稠剂和水性溶剂(含水溶剂，aqueoussolvent)的浆料；和通过将所述浆料涂布在所述集电体上，并且干燥所述浆料以除去所述水性溶剂来形成用作所述负极活性物质层的涂层，其中所述浆料的制备包括：制备包含溶解于所述水性溶剂的所述水溶性聚合物增稠剂和作为所述粘合剂分散的丙烯酸粘合剂(acrylicbinder)的分散体；和制备并搅拌包含含有所述负极活性物质的粉末材料和所述分散体的混合物。专利技术的有益效果根据示例性实施方案，可以提供能够以高生产率制备包括负极活性物质层的负极的制备方法，所述负极活性物质层在与集电体的粘附性方面以及在活性物质粒子之间的粘结性能方面优异。附图简述[图1]图1是举例说明根据示例性实施方案的包括负极的锂离子二次电池的一个实施例的横断面图。实施方案描述根据示例性实施方案的用于制备锂离子二次电池用负极的方法，所述方法包括：制备含有负极活性物质、粘合剂、水溶性聚合物增稠剂(例如，羧甲基纤维素，其在下文中被表示为“CMC”)和水性溶剂(例如，水)的浆料的步骤；和通过将所述浆料涂布在集电体上，并且干燥所涂布的浆料来形成用作所述负极活性物质层的涂层的步骤。制备浆料的步骤包括：制备其中水溶性聚合物增稠剂溶解在水性溶剂中并且丙烯酸粘合剂被分散的分散体的步骤；和制备并搅拌包含含有负极活性物质的粉末材料和所述分散体的混合物的步骤。如果需要，该混合物还可以含有另外的水性溶剂或添加剂。粉末材料可以含有另外的粉末材料，如导电助剂。根据此制备方法，可以缩短制备过程(特别地，制备浆料的步骤)所需的时间，并且另外，可以制备包括在与集电体的粘附性和在活性物质粒子之间的粘结性能方面优异的负极活性物质层的电极。在此制备方法中，制备浆料的步骤优选包括：制备其中丙烯酸粘合剂被分散在水性溶剂中的第一分散体的步骤，通过将水溶性聚合物增稠剂添加至所述第一分散体来制备其中水溶性聚合物增稠剂溶解在水性溶剂中的第二分散体的步骤，和制备并搅拌包含含有负极活性物质的粉末材料和所述第二分散体的混合物的步骤。与示例性实施方案的制备方法相比，在采用其中预先将含有负极活性物质的粉末材料与水溶性聚合物增稠剂的水溶液混合，然后将粘合剂添加至由此获得的混合物中，并且搅拌所得物的方法中，过度需要用于充分混合后面加入的粘合剂的时间。除此之外，在混合后在搅拌期间对粘合剂施加机械剪切，其倾向于使粘合剂功能劣化。备选地，如果预先将粘合剂(特别地，橡胶类粘合剂，如SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶))添加至CMC水溶液中以制备粘合剂分散体，并且将该粘合剂分散体和含有负极活性物质的粉末材料混合并搅拌，则在搅拌期间对粘合剂施加机械剪切，其倾向于使粘合剂功能大幅劣化。在示例性实施方案的制备方法中，使用丙烯酸粘合剂作为粘合剂，并且制备含有粘合剂和增稠剂的粘合剂分散体，然后混合并搅拌该粘合剂分散体和粉末材料(含有负极活性物质)。因此，可以缩短用于制备浆料的时间，并且另外，可以抑制由搅拌期间的机械剪切另外造成的粘合剂功能的劣化。作为结果，可以以高生产率制备包括负极活性物质层的负极，所述负极活性物质层在与集电体的粘附性方面以及在活性物质粒子之间的粘结性能方面优异。除此之外，优选的是，预先将粘合剂(丙烯酸粘合剂)添加至并且分散在水性溶剂中，然后将水溶性聚合物增稠剂(例如，CMC)添加到其中并且溶解于其中。因此，可以容易地制备其中粘合剂被均匀分散的分散体，可以缩短用于制备分散体的时间，并且可以抑制由搅拌期间的机械剪切另外造成的粘合剂功能的劣化。因为CMC水溶液是粘性的，所以如果将粘合剂添加至这样的粘性CMC水溶液并且搅拌所得物，则存在均匀分散粘合剂可能需要长时间的趋势，或因为在搅拌期间对粘合剂施加机械剪切而会使粘合剂功能劣化的趋势。当将粘合剂添加至并分散在水性溶剂中，然后将水溶性聚合物增稠剂添加至其中并且溶解于其中时，可以缩短均匀分散所需的时间，并且可以抑制粘合剂功能的劣化。现在将详细描述制备浆料的步骤。首先，将丙烯酸粘合剂和水性溶剂(例如，水)混合以制备其中丙烯酸粘合剂被分散的第一分散体。丙烯酸粘合剂的一个实例包括含有丙烯酸、甲基丙烯酸或者其酯或盐的单元的均聚物或共聚物(下文称作“丙烯酸单元(acrylicunit)”)。共聚物的实例包括含有丙烯酸单元和苯乙烯单元的共聚物，和含有丙烯酸单元和有机硅(silicone)单元的共聚物。如果丙烯酸粘合剂含有苯乙烯单元，则可以提高活性物质粒子之间的粘结性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备锂离子二次电池用负极的方法，所述负极包括集电体和设置在所述集电体上的负极活性物质层，所述方法包括：制备包含负极活性物质、粘合剂、水溶性聚合物增稠剂和水性溶剂的浆料；和通过将所述浆料涂布在所述集电体上并且干燥所述浆料以除去所述水性溶剂来形成用作所述负极活性物质层的涂层，其中所述浆料的制备包括：制备包含溶解于所述水性溶剂的所述水溶性聚合物增稠剂和作为所述粘合剂分散的丙烯酸粘合剂的分散体；和制备并搅拌包含含有所述负极活性物质的粉末材料和所述分散体的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.28 JP 2015-1899161.一种用于制备锂离子二次电池用负极的方法，所述负极包括集电体和设置在所述集电体上的负极活性物质层，所述方法包括：制备包含负极活性物质、粘合剂、水溶性聚合物增稠剂和水性溶剂的浆料；和通过将所述浆料涂布在所述集电体上并且干燥所述浆料以除去所述水性溶剂来形成用作所述负极活性物质层的涂层，其中所述浆料的制备包括：制备包含溶解于所述水性溶剂的所述水溶性聚合物增稠剂和作为所述粘合剂分散的丙烯酸粘合剂的分散体；和制备并搅拌包含含有所述负极活性物质的粉末材料和所述分散体的混合物。2.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池用负极的方法，其中所述浆料的制备包括：制备包含分散在所述水性溶剂中的丙烯酸粘合剂的第一分散体；通过将所述水溶性聚合物增稠剂添加至所述第一分散体来制备包含溶解的所述水溶性聚合物增稠剂的第二分散体；和制备并搅拌包含含有所述负极活性物质的粉末材料和所述第二分散体的混合物。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野安孝，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP